How to do the time travel 怎样做时间旅行?
在很多科幻电影里大家都会看到这样的情节:主人公利用一台可以穿梭往返于不同的时间和空间的时间机器穿梭于时空,改变历史事件的进程,然后世界就按照两种可能(改变前和改变后)发展了下去。也就是说一个人在回到自己的过那一时刻开始,宇宙的发展及演化就分成了两个平行的宇宙。这个人如果改变了历史,那么改变前的世界仍然存在,改变后的世界也同时存在——这就是平行宇宙理论最基本的理解。
1954年,一名年轻的美国普林斯顿大学博士研究生休-埃维雷特三世(Hugh Everett III)提出了这个大胆的理论:人类世界存在着平行宇宙。经过半个世纪的研究和探索,美国科学家认为如果可以利用这个理论或证明平行宇宙的存在,人类就可以实现时间旅行,可以实现三维,四维甚至多维空间的旅行。但是平行宇宙理论一直困扰着世界科学界,爱因斯坦、波尔等世界科学泰斗也没有对这一理论作出明确的定义,有关这一理论的争议也持续了半个世纪。
日本科学家道雄贺认为,在不久的将来,只要打破平行宇宙理论的瓶颈,人类就可以实现时间旅行和空间旅行。最新的宇宙观测表明,平行宇宙的概念并非一种理论。宇宙空间是无限的,时间也是无限的。在我们无法观测的宇宙深处,有和我们一模一样的宇宙和时间。空间并不只限制在四维,我们处在一个与我们意志相对静止的空间,但是时间不同,在我们眼里时间是相对运动的空间,但是在平行宇宙的空间里,时间是可以突破和创造的。
平行宇宙理论的重要之处在于:自然界存在着大量不断分化着的平行宇宙。你犹豫着是该进A门还是B门?在一个宇宙中,你会走进A门,而在另一个宇宙中你会走进B门。在我们身边,存在着无穷多的我们看不到的平行世界。而我们所生活的世界就像收音机,假如我们能找到改变频率的按钮,我们就能像科幻故事中所描绘的那样,从一个宇宙穿行到另一个宇宙,从现在回到过去,从现在到达未来。
为什么火焰会消失?为什么有的东西会转瞬即逝?这是物理学家们正在努力探索的一个真真切切的问题,也是最近科学界一直在探讨的话题。做为普通人来说,时间旅行和空间旅行是多么值得向往的美好梦想,在科学家的不断努力和探索下,这个梦想也许马上就会实现。有关平行宇宙、平行世界和多重宇宙的理论将继续成为改变这个世界最热门的话题。
按照广义相对论,宇宙万物是在具有三维空间和一个时间维度的背景上历经兴衰的。时空有一种不寻常的现象,那就是它会由于宇宙中的物质和能量而发生弯曲或扭曲。后者也是万有引力的根源所在。举例来说,地球的质量会使周围的空间发生弯曲,造成邻近地球的一切物体受到一种趋向于它的吸引力。
时间的扭曲则较难进行直观想象,但是在任何质量或能量面前,它确实会发生极微弱的扭曲。足够大的质量密度或能量密度甚至还能将时间扭曲成可以往返的环路,正如一块橡胶平板经过卷曲能形成一个圆柱面那样。物理学家称这样的环路为“类时闭曲线”至少从理论上说,它们允许我们重访过去的某个时间点。
奥地利数学家库特·哥德尔最早尝试揭示闭合类时曲线形成之谜。1949年他论证了下述观点:如果整个宇宙在进行自转的话,那么相对性就应该允许这种自转创造条件,让时间形成可以往返的环路。要是你进入这个环路,就会一再地重访同样的地点,直到你设法脱身为止。当哥德尔把他的计算结果拿给爱因斯坦看的时候,这种想法一度令爱因斯坦困惑不已。
1976年,新奥尔良图兰大学的弗兰克·蒂普勒证明:巨大的质量密度,加上无限长的、快速旋转的圆柱体是如何创造穿越时空的类似机会的。但最终的谜底并没有因此而揭晓:这毕竟不是一台不久将来的某时能被建造出来的机器。
引力波撕出“虫洞”
1988年,情形变得更加耐人寻味了,加利福尼亚理工大学的基普·索恩及其同事们的论证表明:穿越时空的隧道(专业术语称为虫洞)将使时空之旅成为可能。在这种情况下,虫洞会造成一个时间环路。在这个环路中的旅行,有点像穿越山峦底下的隧道:通过翻山越岭固然可以来到另一侧,但是隧道却会让你更快捷地抵达那里。
大型强子对撞机可能会创造出虫洞,从而实现某种形式的时空之旅。由于暗能量神秘的“幻影”性质,时空具有一种内在的排斥力,不仅可使虫洞的出入口保持敞开,甚至还能增大到足以让人穿越而过。
未来的文明或许会探询出如何稳定和扩大虫洞的途径,然后通过对两个出入口的操纵以打造一条时光隧道。
密度增加、减少还是保持恒定的三种可能性,究竟哪一个是正确的,目前仍无法最后判定。葡萄牙里斯本大学的弗朗西斯科·洛勃,是少数赞成幻影能量存在的科学家;按照阿列菲娃和伏洛维奇的计算结果,正是这种能量有助于虫洞保持敞开。然而,正当人们打算回归未来之际,洛勃却对这项工作泼起冷水来。他认为,“即使原理上能看到虫洞的鲜明标志,也无法保证时间机器是存在的。”他还认为,我们也许会在LHC上找到虫洞的蛛丝马迹,正像可能发现黑洞形成的迹象那样,但这并不足以形成一个可供旅行的时间环路。
虫洞是指从“常态”的时空中向外突出的环路,就像茶杯上外突的一个手柄。打个形象的比喻,在苹果的表面,从一个点到另一个点需要走一条弧线,但如果有条虫在这两个点之间蛀出一个洞,通过这个虫洞就可以在两个点之间走直线了。但要使虫洞转变成一台时间机器,就必须确保这个“手柄”的两端恰好在正确的时间点上紧贴住杯子。
时空之旅引发悖论
到目前为止,人们已提出各种不同的方案来建立这样的时空穿梭,但它们总是有点儿异想天开。比方说,将虫洞的一端锚定在中子星上,或许可以达到这个目的。星体的引力场密集,可放慢时间的进程,这样星体附近的虫洞出入口就会形成一个相对于其他出入口的时间差。可以想见,此刻可能会有一个时空旅行者跳进去,再从过去的某个点上冒出来,然后穿越常态空间,抵达虫洞的另一端,徘徊着伺机再度跳进去。然而,正如洛勃所指出的,这可不是那种我们在可预见的将来就能玩的“游戏”。
也许,未来的文明会探测出如何稳定和扩大虫洞的途径,然后通过对两个出入口的操纵以打造一条时光隧道。如果快速运动的粒子与幻影能量相结合,今年在日内瓦科学家确实创造出一个虫洞来,那么某种先进的文明可能会在他的以往历史中发现这个虫洞,精确地选定一个时间点,再利用它们的技术对我们进行一次访问。
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